第2章 原核生物基因组与病毒基因.pptVIP

原核生物基因组与病毒基因组 李建平 一、基因组(genome)  是细胞或生物体中一套完整的遗传物质。 1、原核生物基因组： 大多数原核生物只有一条染色体，其基因组就是整个染色体。 2、人类基因组： ◆核基因组：指22条常染色体和X、Y两条性染色体上的全部遗传物质。 ◆线粒体基因组：指胞浆线粒体上的遗传物质。 基因组中不同的区域具有不同的功能： 结构基因(structural gene) ： 编码蛋白质多肽链。 调节基因(control gene)： 是复制及转录的调控区，本身不编码蛋白质。 有些区域的功能尚不清楚。 二、基因(gene) 基因：是基因组中一个功能性遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 ■基因组的结构：基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况。 ■基因组的功能：贮存和表达遗传信息。 第一节 原核生物基因组 一、原核生物基因组特征 二、大肠杆菌基因组特征 三、细菌基因组学研究及意义 类核(nucleoid) 染色体经高度折叠、盘绕聚集在一起形成一个较为致密的区域，称为类核。 重叠基因(overlapping gene)： 指同一段DNA序列能编码2-3种蛋白质多肽链。即编码顺序位于同一段DNA序列中，并相互重叠。 二、大肠杆菌基因组特征 〈一〉大肠杆菌基因组： 1、分子量：2.64 x109Da，4 639 221 bp。 2、染色体DNA总长度：1100-1400um。 3、基因组：约有3500个基因。 〈二〉大肠杆菌基因组特征 除具有原核生物基因组的特征外，还有以下结构特点 1．基因组图谱的特点 (1)大肠杆菌环状DNA被划分为100等份，各种基因定位在相应位置上。 (2)已鉴定的基因多数是编码酶类的基因。编码核糖体大小亚基的50多种蛋白质基因和一些RNA基因也已鉴定。 (3)大多数基因相对位置是分散排列在整个染色体的不同区域中，功能相关的蛋白质其编码基因也不一定簇集在一起。 (4)存在操纵子结构：大肠杆菌基因组中功能上相关的结构基因常常串联在一起组成操纵子结构，由一个启动子转录调控。DNA两条链作为模板指导mRNA合成的几率大致相等。 2、大肠杆菌RNA基因的特点 (1)?rRNA基因： ①大多数rRNA基因(rDNA)集中于基因组复制起点(ori)附近。 早期复制后马上作为模板进行rRNA的合成，以便进行核糖体组装和蛋白质合成。 ②rRNA基因都是以转录单位的形式组织在一起的。 一个转录单位常含有3个rRNA基因，以16S-23S-5s的顺序相串联，转录后先得到rRNA前体，再形成16S、23S和5S rRNA。 ③rRNA的拷贝数较多。 可形成较多的核糖体RNA，以满足翻译各种蛋白质需要。 (2) tRNA基因 ①大肠杆菌tRNA基因(tDNA)多以基因簇的形式存在，构成多顺反子转录单位。 ②现已鉴定的大肠杆菌tDNA约有60个拷贝，其中有“部分常集中在染色体复制起点附近” 细菌基因组学研究及意义（1） 基因组学研究 是对研究对象的全基因进行核酸测序，在了解全基因结构的基础上，研究单个基因作用机制和数个基因间相互作用的机制。 细菌基因组学研究 就是利用基因组学的技术、方法来测定某一细菌全基因序列,并对其编码特征、信息调控与表达规律进行分析，从而研究其毒力和致病性的一门科学。从广义上讲细菌基因组学研究对象主要包括细菌、衣原体、立克次体、螺旋体与放线菌等微生物。 细菌基因组学研究及意义（2） 细菌基因组学研究在检验医学中的意义： 1．完善病原微生物的致病机制； 2．加快发现新的致病基因； 3．迅速提高临床诊断率及准确性； 4．为筛选有效药物及发展疫苗提供参考。 第二节 质 粒 一、质粒(plasmid)的概念: 是独立于细菌细胞染色体以外，能自主复制的共价闭合环状DNA (covalently closed circular DNA，cccDNA)分子。 1、质粒是一个完整的复制子(replicon)：在转化细胞后能自主复制。 2、给细菌带来特殊的标志：即对细菌的一些代谢活动和抗药性表型产生重要的作用。 二、质粒的类型 （1） (一)按复制机理 (细菌染色体对质粒复制的控制程度)